CN114623787B - 用于校准套刻量测准确性的校准标记及测量方法、校准方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于校准套刻量测准确性的校准标记及测量方法、校准方法,所述校准标记,包括:四个象限,每一个象限中具有一组校准标记,且所述四个象限中的四组校准标记的排列方向按照顺时针方向或逆时针方向相应的旋转90度或180度,且所述每一组校准标记均包括位于前层的若干平行的第一条状图形和位于当层的若干平行的第二条状图形,相邻的两个所述第一条状图形之间具有沟槽,且每一个所述第二条状图形相应的位于所述相邻的第一条状图形之间的沟槽的上方。本申请的校准标记,提高量测的准确性,并且简化了测量的过程,提高了测量的效率。
Description
技术领域
本申请涉及半导体领域,尤其涉及一种用于校准套刻量测准确性的校准标记及测量方法、校准方法。
背景技术
光刻是通过对准、曝光等一系列步骤将掩膜图形转移到晶圆上的工艺过程,在半导体芯片的制造过程中,要通过多层光刻工艺才能完成整个制造过程。
随着半导体制造技术的发展以及集成电路设计及制造的发展,光刻成像技术随之发展,半导体器件的特征尺寸也不断缩小。为了实现良好的产品性能以及高产率,如何控制当层光刻图形与前层图形(晶圆上的图形)的位置对准,以满足套刻精度(overlay)的要求是多层光刻工艺中至关重要的步骤,套刻精度是指晶圆的层与层的光刻图形的位置对准误差。
套刻精度是现代高精度步进扫描投影光刻胶的重要性能指标之一,也是新型光刻技术需要考虑的一个重要部分。套刻精度将会严重影响产品的良率和性能,且提高光刻胶的套刻精度,也是决定最小单元尺寸的关键。因此,随着半导体制造技术的进一步发展,对套刻精度也有了更高的要求。为了提高光刻机的套刻精度,提出一种测量当层光刻图形和前层光刻图形之间位置对准误差的系统,称为光刻套刻测量系统。当层光刻图形以及前层光图形中均具有套刻标记(overlay mark),通过测量套刻标记之间的位置差异获得套刻精度。
在进行套刻标记测量时,无论何种方式量测获得套刻精度在都存在量测误差。那么如何去校准套刻的量测误差成了先进工程的必修课,目前主流的校准方式为分别设计一个X方向和Y方向的校准标记,将校准标记的量测值与套刻测量值作差,越小表明套刻量测越准,但是现有设计的校准标记存在测量时间较长,测量准确性仍有待提升的问题。
发明内容
本申请一些实施例提供了一种用于校准套刻量测准确性的校准标记,包括:
四个象限,每一个象限中具有一组校准标记,且所述四个象限中的四组校准标记的排列方向按照顺时针方向或逆时针方向相应的旋转90度或180度,且所述每一组校准标记均包括位于前层的若干平行的第一条状图形和位于当层的若干平行的第二条状图形,相邻的两个所述第一条状图形之间具有沟槽,且每一个所述第二条状图形相应的位于所述相邻的第一条状图形之间的沟槽的上方。
在一些实施例中,所述若干平行的第一条状图形中每一个所述第一条状图形的尺寸相同或不同,相邻两个所述第一条状图形之间的间距相同。
在一些实施例中,所述第一条状图形的尺寸小于等于75nm,相邻两个所述第一条状图形之间的间距小于等于150nm。
在一些实施例中,所述若干平行的第二条状图形中每一个所述第二条状图形的尺寸相同或不同,相邻的两个所述第二条状图形之间的间距相同。
在一些实施例中,所述第二条状图形的尺寸小于等于75nm,相邻两个所述第二条状图形之间的间距小于等于150nm。
在一些实施例中,每一个所述第二条状图形相对于所述第一条状图形具有第一偏移值。
在一些实施例中,所述第一偏移值为0-20nm。
在一些实施例中,所述每一组校准标记中所述第一条状图形的数量为6条-20条。
在一些实施例中,所述每一组校准标记中所述第二条状图形的数量为6条-20条,且所述第二条状图形的数量大于或等于所述第一条状图形的数量。
本申请一些实施例还提供了一种对用于校准套刻量测准确性的校准标记的测量方法,包括:
形成前述所述的校准标记;
通过特征尺寸测量机台对所述校准标记进行测量,获得至少一个象限中的相应组的校准标记中的若干第一条状图形和若干第二条状图形的底部的位置坐标,基于至少一个所述第一条状图形的底部坐标和至少一个所述第二条状图形的底部位置获得对应象限的校准测量值。
在一些实施例中,所述四个象限按照顺时针方向依次包括第一象限、第二象限、第三象限和第四象限,在获取校准测量值时,有两个象限的计算方法相同。
在一些实施例中,所述特征尺寸量测机台进行一次测量时,同时对第一象限和第三象限进行量测,或者同时对第二象限和第四象限进行量测。
本申请一些实施例还提供了一种对套刻量测准确性进行校准的方法,包括:
形成套刻标记;
对所述套刻标记进行测量,获得套刻测量值;
前述所述的校准标记;
对所述校准标记进行测量,获得校准测量值;
将所述套刻测量值与所述校准测量值进行比较,获得差值,若两者的差值位于基准阈值内,则无需进行校准,反之,则需要对曝光过程进行校准。
在一些实施例中,所述套刻标记在套刻测量机台上进行测量。
在一些实施例中,所述校准标记在特征尺寸测量机台上进行测量。
在一些实施例中,所述对曝光过程进行校准的过程包括:对所述差值进行模型计算获得校准值;将所述校准值输入曝光系统校准曝光参数,基于所述校准后的曝光参数对同一批次产品进行曝光。
在一些实施例中,所述校准标记与所述套刻标记在晶圆上的形成位置不同。
在一些实施例中,所述校准标记形成于晶圆上的切割道中。
本申请前述一些实施例中提供的校准标记,包括:四个象限,每一个象限中具有一组校准标记,且所述四个象限中的四组校准标记的排列方向按照顺时针方向或逆时针方向相应的旋转90度或180度,且所述每一组校准标记均包括位于前层的若干相互平行的第一条状图形和位于当层的若干相互平行的第二条状图形,相邻的两个所述第一条状图形之间具有沟槽,且每一个所述第二条状图形相应的位于所述相邻的第一条状图形之间的沟槽的上方。此校准标记框体可以单独形成于切割道的框架单元中,可以不与套刻标记(overlaymark)占用同一个位置,符合1区块(Block 1)一个校准标记的设计。并且本申请将X,Y方向的校准标记都整合到了一个校准标记上面,减少了校准标记的形成难度和设计难度,节约了空间。并且,本申请的校准标记,X方向只需要量测一次即可得到校准值和旋转值,Y方向也只需要量测一次即可得到校准值和旋转值,大大节约了量测时间和工程师建菜单的时间,减少了人为操作误差,提高量测的准确性,且Y方向测量时只需要将X方向测量时的量测扫描方向旋转90°,Y第三象限计算方法与X第二象限计算方法完全一样,Y第一象限计算方法与X第四象限计算方法完全一样,无需再做复杂的数据处理,简化了测量的过程,提高了测量的效率。此外,在BSE模式下所有图形都处于亮场模式下,对比度极高,大大提升了量测的准确性。
附图说明
图1为本申请一些实施例中校准标记的结构示意图;
图2-3为本申请另一些实施例中校准标记的结构示意图;
图4为一些实施例中对校准标记进行测量的方法流程示意图;
图5-6为一些实施例中对校准标记进行测量的过程的结构示意图;
图7为一些实施例中对套刻量测准确性进行校准的方法的流程示意图。
具体实施方式
如背景技术所言,现有设计的对准标记存在测量过程复杂,测量准确性仍有待提升的问题。
研究发现,参考图1,本申请一些实施例中提供的一种校准标记,包括X方向校准标记和Y方向校准标记,X方向校准标记和Y方向校准标记均包括若干前层图形101和位于每一个所述前层图层101中心线上方的当层图形102,所述前层图层101的尺寸大于当层图形102的尺寸。对前述校准标记进行量测时,X方向和Y方向均会得到一张一共12条边的图片,其中第(1,12),(4,9),(5,8)条边分别求一个坐标中心(center),三个坐标中心再求一个平均得到前层的坐标中心。第(2,11),(3,10),(6,7)条边分别求一个坐标中心(Center),三个坐标中心再求一个平均得到当层的坐标中心。当层坐标中心与前层坐标中心做一个差即得到这个点的校准测量值。然后再旋转180°量一遍便得到180°的校准测量值。
对前述校准标记进行测量时,量测需要分四次完成,分别为0°_X方向,180°_X方向,0°_Y方向,180°_Y方向,这四个方向需要分别建测量的菜单(Recipe),分别量测,时间非常长,且最后量出来的数据分别有四个,处理起来需要用到强大算力的程序和服务器。此外,在建菜单(Recipe)时,由于人为操作失误很难避免,经常出现0°方向的量测设置(Setting)和180°方向的量测设置(Setting)不一致,这是重要的误差来源,且量测时一般使BSE(背射电子成像)模式进行量测,量测时,当层图形相对较亮,而前层图形相对较暗,这主要是因为当层和前层的图案存在高度差,量测时,当层反射回来的电子比较多,前层反射回来的电子比较少,使得前层和当层图案之间存在明暗对比度,这种明暗对比度的差异会导致量测出现细微的误差。此外,X方向和Y方向校准标记需要单独设计,单独形成,这增加了设计的难度,也增加了校准标记在晶圆的切割道框架单元中的形成面积。
为此,本申请提供了一种用于校准套刻量测准确性的校准标记及测量方法、校准方法,减少测量的时间,提高测量的精度。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在详述本申请实施例时,为便于说明,示意图会不依一般比例作局部放大,而且所述示意图只是示例,其在此不应限制本申请的保护范围。此外,在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
本申请一些实施例提供了一种用于校准套刻量测准确性的校准标记,参考2和图3(图3为图2沿切割线AB方向的剖面结构示意图),包括:
四个象限,每一个象限中具有一组校准标记21,且所述四个象限中的四组校准标记21的排列方向按照顺时针方向或逆时针方向相应的旋转90度或180度,且所述每一组校准标记21均包括位于前层的若干平行的第一条状图形201和位于当层的若干平行的第二条状图形202,相邻的两个所述第一条状图形201之间具有沟槽,且每一个所述第二条状图形202相应的位于所述相邻的第一条状图形201之间的沟槽的上方。
具体的,所述四个象限按照逆时针方向依次包括第一象限、第二象限、第三象限和第四象限,第一象限、第二象限、第三象限和第四象限中的四组校准标记21的结构相同,排列方向不同,第一象限、第二象限、第三象限和第四象限中的四组校准标记21的排列方向按照顺时针方向相应的旋转90度,或者按照顺时针方向相应的旋转180度,按照逆时针方向相应的旋转90度,或者按照逆时针方向相应的旋转180度。本实施例中,所述第二象限中的校准标记21相对于第一象限中的校准标记21逆时针旋转了90度,所述第三象限中的校准标记21相对于第二象限中的校准标记21逆时针旋转了90度,所述第四象限中的校准标记21相对于第三象限中的校准标记21逆时针旋转了90度。
所述每一组校准标记21中的第一条状图形201和第二条状图形202均呈长条状,比如矩形状。本申请中,在进行芯片的制作时,所述用于校准套刻量测准确性的校准标记形成在晶圆的切割道中。
在一些实施例中,所述第一条状图形201通过光刻和刻蚀工艺形成,具体的,提供基底200,在所述基底200上形成第一材料层,所述第一材料层用于形成第一条状图形;在所述第一材料层上形成图形化的第一光刻胶层;以所述图形化的第一光刻胶层为掩膜,刻蚀所述第一材料层,在基底200上形成若干平行排布的第一条状图形201,相邻第一条状图形201之间形成有沟槽。在一些实施例中,所述基底200可以为半导体衬底,或者包括半导体衬底和位于半导体衬底上的介质层,所述半导体衬底的材料可以为硅(Si)、锗(Ge)、或硅锗(GeSi)、碳化硅(SiC);也可以是绝缘体上硅(SOI),绝缘体上锗(GOI);或者还可以为其它的材料,例如砷化镓等Ⅲ-Ⅴ族化合物。在一些实施例中,所述第一材料层的材料可以为多晶硅。在其他实施例中,可以直接刻蚀所述半导体衬底,在所述半导体衬底中形成第一条状图形。
在一些实施例中,所述第二条状图形201通过光刻和刻蚀工艺形成,具体的,提供基底200,在所述基底200上形成覆盖所述基底200和第一条状图形201以及填充满第一条状图形201之间沟槽的层间介质层203,所述层间介质层203的材料为透明的氧化硅;在所述层间介质层203第二材料层,所述第二材料层用于形成第二条状图形;在所述第二材料层上形成图形化的第二光刻胶层;以所述图形化的第二光刻胶层为掩膜,刻蚀所述第二材料层,在层间介质层上形成若干平行排布的第二条状图形202,每一个所述第二条状图形202相应的位于第一条状图形201之间的沟槽上方,所述形成的第二条状图形202的尺寸小于下方的对应的所述沟槽的尺寸,即形成的第二条状图形202在基底上的投影与所述第一条状图形201在基底上的投影不会存在重叠,以在测量时能清楚的识别出第一条状图形201和第二条状图形201的底边,有利于测量的进行。在一些实施例中,所述第二材料层的材料可以为多晶硅。
在一些实施例中,所述若干平行的第一条状图形201中每一个所述第一条状图形201的尺寸C1相同或不同,相邻两个所述第一条状图形201之间的间距P1(间距P1为相邻的两个所述第一条状图形201中心之间的距离)相同。本实施例中,所述若干平行的第一条状图形201中每一个所述第一条状图形的尺寸C1相同,相邻两个所述第一条状图形201之间的间距P1相同,在测量时,使得计算过程较为简单。
在一些实施例中,所述第一条状图形201的尺寸C1小于等于75nm,相邻两个所述第一条状图形201之间的间距P1小于等于150nm。
在一些实施例中,所述若干平行的第二条状图形202中每一个所述第二条状图形202的尺寸C2相同或不同,相邻的两个所述第二条状图形202之间的间距P2(间距P2为相邻的两个所述第二条状图形202中心之间的距离)相同,所述第二条状图形202的长度与所述第一条状图形201的长度相同(比如第一象限中,所述第一条状图形201和第二条状图形202的长度是指沿X轴方向上两个端点间的距离值),所述第一条状图形201和第二条状图形202属于同一类型的图形,这给光刻工艺和光学临近校正(OPC)带来极大的方便,不会造成曝光不良。本实施例中,所述若干平行的第二条状图形202中每一个所述第二条状图形202的尺寸相同,相邻的两个所述第二条状图形202之间的间距P2相同,在测量时,使得计算过程较为简单。
在一些实施例中,所述第二条状图形202的尺寸C2小于等于75nm,相邻两个所述第二条状图形202之间的间距P1小于等于150nm。
在一些实施例中,每一个所述第二条状图形202相对于所述第一条状图形201具有第一偏移值d,所述第一偏移值d为0-20nm,可以为0nm,5nm,10nm,20nm。如果第一偏移值d为0,表示一个当层的第二条状图形202位于两个相邻的前层第一条状图形201的正中间,两者不存在偏移量,若果第一偏移值d不为0,表示一个当层的第二条状图形202相对于两个相邻的前层第一条状图形201的正中间存在偏移,偏移量即为第一偏移值。在其他实施例中,所述第一偏移值可以为其他数值,只需要满足第一偏移值不超过第二条状图形202的尺寸C2的20%。
在一具体的实施例中,所述第一象限中的第二条状图形202相对于所述第一条状图形201向Y轴的负方向上存在第一偏移值,记为-d;所述第二象限中的第二条状图形202相对于所述第一条状图形201向X轴的负方向上存在第一偏移值,记为-d;所述第三象限中的第二条状图形202相对于所述第一条状图形201向Y轴的正方向上存在第一偏移值,记为+d;所述第四象限中的第二条状图形202相对于所述第一条状图形201向X轴的正方向上存在第一偏移值,记为+d。
在一些实施例中,所述每一组校准标记21中所述第一条状图形201的数量为6条-20条,所述每一组校准标记21中所述第二条状图形202的数量为6条-20条,且所述第二条状图形202的数量大于或等于所述第一条状图形201的数量。研究发现,第一条状图形201和第二条状图形202的数量少于6条的话,测量精度就会受到影响,数量较多的话,会占用较多的切割道面积,在进行测量时,一般只有用到若干第一条状图形和若干第二条状图形中4-6根,一般多放几根是为了作为备份,由于边缘的一两根可能会因为刻蚀负载效应(EtchLoading)产生损伤而无法使用。
在一些实施例中,为了减轻刻蚀负载效应(Etch Loading)的影响,可以在前层的若干第一条状图形周围加一圈假图形(dummy pattern),假图形与所述边缘的第一条状图形201的间距与所述两相邻的第一条状图形201的间距保持一致。在一些实施例中,假图形与所述边缘的第一条状图形201的间距为200nm-400nm。
本申请前述实施例中提供的用于校准套刻量测准确性的校准标记,此校准标记框体可以单独形成于切割道的框架单元中,可以不与套刻标记(overlay mark)占用同一个位置,符合1区块(Block 1)一个校准标记的设计。并且本申请将X,Y方向的校准标记都整合到了一个校准标记上面,减少了校准标记的形成难度和设计难度,节约了空间。并且,本申请的校准标记,X方向只需要量测一次即可得到校准值和旋转值,Y方向也只需要量测一次即可得到校准值和旋转值,大大节约了量测时间和工程师建菜单的时间,减少了人为操作误差,提高量测的准确性,且Y方向测量时只需要将X方向测量时的量测扫描方向旋转90°,Y第三象限计算方法与X第二象限计算方法完全一样,Y第一象限计算方法与X第四象限计算方法完全一样,无需再做复杂的数据处理,简化了测量的过程,提高了测量的效率。此外,在BSE模式下所有图形都处于亮场模式下,对比度极高,大大提升了量测的准确性,一个原因是因为在本实施例中,前层的第一条状图形与当层的第二条状图形彼此隔离,对于前层图形来说,当层图形的边界是清晰的,对于当层图形来说,前层图形的边界也是清晰的,前层和当层可以是都是很亮或者都很暗,都不会对量测精度造成影响。本申请一些实施例还提供了一种对用于校准套刻量测准确性的校准标记的测量方法,参考图4,包括:
步骤301,形成前述所述的校准标记;
步骤302,通过特征尺寸测量机台对所述校准标记进行测量,获得至少一个象限中的相应组的校准标记中的若干第一条状图形和若干第二条状图形的底部的位置坐标,基于至少一个所述第一条状图形的底部坐标和至少一个所述第二条状图形的底部位置获得对应象限的校准测量值。
具体的,在芯片的制作过程中,形成图2所述的校准标记。
所述校准标记形成在晶圆的切割道上,可以一个曝光的区域(block)对应形成一个校准标记。
对所述校准标记进行测量时,采用特征尺寸测量机台进行,所述特征尺寸测量机台包括CDSEM机台。
在一些实施例中,采用特征尺寸测量机台进行一次测量时,同时对第一象限和第三象限进行量测,或者同时对第二象限和第四象限进行量测。具体的,可以先对第二象限和第四象限同时进行量测,然后将量测扫描方向旋转90°,再对第一象限和第三象限进行量测。
在一些实施例中,在获取校准测量值时,有两个象限的计算方法相同。
在一些实施例中,在量测时,每个象限会获得对应的量测图形。以获得第一象限和第四象限的量测图形作为示例,请参考图5和图6,选取量测图形中的位于中间的几根第一条状图形201和第二条状图形202作为目标图形,比如选取6根第一条状图形201中的中间4根作为前层目标图形,标记为R1,选取6根第二条状图形202中的中间4根作为当层目标图形,标记为R2,并对当层目标图形和前层目标图形的两个底边进行编号,比如对选取4根第一条状图形201(4个前层目标图形R1)的底边依次编号为1,2,5,6,9,10,13,14,对选取的4根第二条状图形202(4个当层目标图形R2)的底边依次编号为3,4,7,8,11,12,15,16;依据所述前层目标图形和当层目标图形的底边的坐标,获得对应象限的校准测量值。需要说明的是,第二象限和第三象限的进行量测时,目标图形和选取和编号的方向与前述相同,在此不再赘述。
在一具体的实施例中,所述第四象限的X方向的校准测量值的计算方法为,扫描方向从左向右:
OVL_X_1=((SC Bottom R1(1,6)-SC Bottom R2(3,4))+(SC Bottom R1(5,10)-SC Bottom R2(7,8))+(SC Bottom R1(9,14)-SC Bottom R2(11,12)))/3-d;
OVL_X_2=((SC Bottom R2(3,8)-SC Bottom R1(5,6))+(SC Bottom R2(7,12)-SC Bottom R1(9,10))+(SC Bottom R2(11,16)-SC Bottom R1(13,14)))/3+d;
OVL_X_3=((SC Bottom R1(2,5)-SC Bottom R2(3,4))+(SC Bottom R1(6,9)-SCBottom R2(7,8))+(SC Bottom R1(10,13)-SC Bottom R2(11,12)))/3-d;
OVL_X_4=((SC Bottom R2(4,7)-SC Bottom R1(5,6))+(SC Bottom R2(8,11)-SC Bottom R1(9,10))+(SC Bottom R2(12,15)-SC Bottom R1(13,14)))/3+d;
其中,OVL_X_1,OVL_X_2,OVL_X_3,OVL_X_4为四个X方向中间值,SC为计算两条边的坐标中心值(center),d为第一偏移值。
具体的,选取6根第一条状图形201中的中间4根作为前层目标图形,标记为R1,选取6根第二条状图形202中的中间4根作为当层目标图形,标记为R2,并对当层目标图形和前层目标图形的两个底边进行编号,比如对选取4根第一条状图形201(4个前层目标图形R1)的底边依次编号为1,2,5,6,9,10,13,14,对选取的4根第二条状图形202(4个当层目标图形R2)的底边依次编号为3,4,7,8,11,12,15,16。
比如,上述公式中,其中SC Bottom R1(1,6)表示计算前层目标图形R1的第1条底边与第6条底边的坐标中心值(center),SC Bottom R2(7,8)表示计算当层目标图形R2的第7条底边与第8条底边的坐标中心值(center)
第一种算法获得的第四象限的X方向的校准测量值的输出值为:
OVL_X=(OVL_X_2–OVL_X_1)/2
TIS_X=(OVL_X_2+OVL_X_1)/2,其中OVL_X表示X方向偏移值,TIS_X表示X方向旋转值,以下相同。
第二种算法获得的第四象限的X方向的校准测量值的输出值为:
OVL_X=(OVL_X_4–OVL_X_3)/2
TIS_X=(OVL_X_3+OVL_X_4)/2;
第三种算法获得的第四象限的X方向的校准测量值的输出值为:
OVL_X=(OVL_X_3+OVL_X_1)/2
TIS_X=(OVL_X_3-OVL_X_1)/2;
第四种算法获得的第四象限的X方向的校准测量值的输出值为:
OVL_X=(OVL_X_4+OVL_X_2)/2
TIS_X=(OVL_X_4-OVL_X_2)/2。
在一具体的实施例中,所述第一象限的Y方向的校准测量值的计算方法为,扫描方向为从上至下:
OVL_Y_1=((SC Bottom R1(1,6)-SC Bottom R2(3,4))+(SC Bottom R1(5,10)-SC Bottom R2(7,8))+(SC Bottom R1(9,14)-SC Bottom R2(11,12)))/3-d;
OVL_Y_2=((SC Bottom R2(3,8)-SC Bottom R1(5,6))+(SC Bottom R2(7,12)-SC Bottom R1(9,10))+(SC Bottom R2(11,16)-SC Bottom R1(13,14)))/3+d;
OVL_Y_3=((SC Bottom R1(2,5)-SC Bottom R2(3,4))+(SC Bottom R1(6,9)-SCBottom R2(7,8))+(SC Bottom R1(10,13)-SC Bottom R2(11,12)))/3-d;
OVL_Y_4=((SC Bottom R2(4,7)-SC Bottom R1(5,6))+(SC Bottom R2(8,11)-SC Bottom R1(9,10))+(SC Bottom R2(12,15)-SC Bottom R1(13,14)))/3+d。
其中,OVL_Y_1,OVL_Y_2,OVL_Y_3,OVL_Y_4为四个X方向的中间值,SC为计算两条边的坐标中心值(center),d为第一偏移值。
第一种算法获得的第一象限的Y方向校准测量值的输出值为:
OVL_Y=(OVL_Y_2–OVL_Y_1)/2
TIS_Y=(OVL_Y_2+OVL_Y_1)/2,其中OVL_Y表示Y方向偏移值,TIS_Y表示Y方向旋转值,以下相同。
第二种算法获得的第一象限的Y方向校准测量值的输出值为:
OVL_Y=(OVL_Y_4–OVL_Y_3)/2
TIS_Y=(OVL_Y_3+OVL_Y_4)/2;
第三种算法获得的第一象限的Y方向校准测量值的输出值为:
OVL_Y=(OVL_Y_3+OVL_Y_1)/2
TIS_Y=(OVL_Y_3-OVL_Y_1)/2;
第四种算法获得的第一象限的Y方向校准测量值的输出值为:
OVL_Y=(OVL_Y_4+OVL_Y_2)/2
TIS_Y=(OVL_Y_4-OVL_Y_2)/2。
由上可知,第一象限的Y方向校准测量值和第四象限的X方向的校准测量值的具体的计算方法是相同的,简化了计算过程,提高了量测的效率。
同理,在一具体的实施例中,所述第三象限的Y方向的校准测量值的计算方法为,扫描方向为从上至下:
OVL_Y_1=((SC Bottom R1(1,6)-SC Bottom R2(3,4))+(SC Bottom R1(5,10)-SC Bottom R2(7,8))+(SC Bottom R1(9,14)-SC Bottom R2(11,12)))/3+d;
OVL_Y_2=((SC Bottom R2(3,8)-SC Bottom R1(5,6))+(SC Bottom R2(7,12)-SC Bottom R1(9,10))+(SC Bottom R2(11,16)-SC Bottom R1(13,14)))/3-d;
OVL_Y_3=((SC Bottom R1(2,5)-SC Bottom R2(3,4))+(SC Bottom R1(6,9)-SCBottom R2(7,8))+(SC Bottom R1(10,13)-SC Bottom R2(11,12)))/3+d;
OVL_Y_4=((SC Bottom R2(4,7)-SC Bottom R1(5,6))+(SC Bottom R2(8,11)-SC Bottom R1(9,10))+(SC Bottom R2(12,15)-SC Bottom R1(13,14)))/3-d;
其中,OVL_Y_1,OVL_Y_2,OVL_Y_3,OVL_Y_4为四个X方向的中间值,SC为计算两条边的坐标中心值(center),d为第一偏移值。
第一种算法获得的第三象限的Y方向校准测量值的输出值为:
OVL_Y=(OVL_Y_2–OVL_Y_1)/2
TIS_Y=(OVL_Y_2+OVL_Y_1)/2,其中OVL_Y表示Y方向偏移值,TIS_Y表示Y方向旋转值,以下相同。
第二种算法获得的第三象限的Y方向校准测量值的输出值为:
OVL_Y=(OVL_Y_4–OVL_Y_3)/2
TIS_Y=(OVL_Y_3+OVL_Y_4)/2;
第三种算法获得的第三象限的Y方向校准测量值的输出值为:
OVL_X=(OVL_Y_3+OVL_Y_1)/2
TIS_Y=(OVL_Y_3-OVL_Y_1)/2;
第四种算法获得的第三象限的Y方向校准测量值的输出值为:
OVL_X=(OVL_Y_4+OVL_Y_2)/2
TIS_Y=(OVL_Y_4-OVL_Y_2)/2。
同理,在一具体的实施例中,所述第二象限的X方向的校准测量值的计算方法为,扫描方向从左向右:
OVL_X_1=((SC Bottom R1(1,6)-SC Bottom R2(3,4))+(SC Bottom R1(5,10)-SC Bottom R2(7,8))+(SC Bottom R1(9,14)-SC Bottom R2(11,12)))/3+d;
OVL_X_2=((SC Bottom R2(3,8)-SC Bottom R1(5,6))+(SC Bottom R2(7,12)-SC Bottom R1(9,10))+(SC Bottom R2(11,16)-SC Bottom R1(13,14)))/3-d;
OVL_X_3=((SC Bottom R1(2,5)-SC Bottom R2(3,4))+(SC Bottom R1(6,9)-SCBottom R2(7,8))+(SC Bottom R1(10,13)-SC Bottom R2(11,12)))/3+d;
OVL_X_4=((SC Bottom R2(4,7)-SC Bottom R1(5,6))+(SC Bottom R2(8,11)-SC Bottom R1(9,10))+(SC Bottom R2(12,15)-SC Bottom R1(13,14)))/3-d;
其中,OVL_X_1,OVL_X_2,OVL_X_3,OVL_X_4为四个X方向中间值,SC为计算两条边的坐标中心值(center),d为第一偏移值。
第一种算法获得的第二象限的X方向的校准测量值的输出值为:
OVL_X=(OVL_X_2–OVL_X_1)/2
TIS_X=(OVL_X_2+OVL_X_1)/2,其中OVL_X表示X方向偏移值,TIS_X表示X方向旋转值,以下相同。
第二种算法获得的第二象限的X方向的校准测量值的输出值为:
OVL_X=(OVL_X_4–OVL_X_3)/2
TIS_X=(OVL_X_3+OVL_X_4)/2;
第三种算法获得的第二象限的X方向的校准测量值的输出值为:
OVL_X=(OVL_X_3+OVL_X_1)/2
TIS_X=(OVL_X_3-OVL_X_1)/2;
第四种算法获得的第二象限的X方向的校准测量值的输出值为:
OVL_X=(OVL_X_4+OVL_X_2)/2
TIS_X=(OVL_X_4-OVL_X_2)/2。
由上可知,第三象限的Y方向校准测量值和第二象限的X方向的校准测量值的具体的计算方法是相同的,简化了计算过程,提高了量测的效率。
本发明一些实施例还提供了一种对套刻量测准确性进行校准的方法,参考图7,包括步骤:
步骤401,形成套刻标记;
步骤402,对所述套刻标记进行测量,获得套刻测量值;
步骤403,形成前述所述的校准标记;
步骤404,对所述校准标记进行测量,获得校准测量值;
步骤405,将所述套刻测量值与所述校准测量值进行比较,获得差值,若两者的差值位于基准阈值内,则无需进行校准,反之,则需要对曝光过程进行校准。
具体的,步骤401中形成的套刻标记为现有常用的套刻标记,用于监测当层光刻图形与前层光刻图形的位置对准精度。
进行步骤401时,在进行当层光刻工艺后,在光刻套刻测量系统或套刻测量机台上对套刻标记进行测量,获得套刻测量值。所述套刻测量值包括X轴方向和Y轴方向的套刻偏移值和旋转值。
进行步骤403时,形成前述所述的套刻标记。具体的,在一实施例中,参考图2和图3,提供基底200,在所述基底200上形成第一材料层,所述第一材料层用于形成第一条状图形;在所述第一材料层上形成图形化的第一光刻胶层;以所述图形化的第一光刻胶层为掩膜,刻蚀所述第一材料层,在基底200上形成若干平行排布的第一条状图形201,相邻第一条状图形201之间形成有沟槽;在所述基底200上形成覆盖所述基底200和第一条状图形201以及填充满第一条状图形201之间沟槽的层间介质层203,所述层间介质层203的材料为透明的氧化硅;在所述层间介质层203第二材料层,所述第二材料层用于形成第二条状图形;在所述第二材料层上形成图形化的第二光刻胶层;以所述图形化的第二光刻胶层为掩膜,刻蚀所述第二材料层,在层间介质层上形成若干平行排布的第二条状图形202,每一个所述第二条状图形202相应的位于第一条状图形201之间的沟槽上方,所述形成的第二条状图形202的尺寸小于下方的对应的所述沟槽的尺寸。在一些实施例中,所述基底200可以为半导体衬底,或者包括半导体衬底和位于半导体衬底上的介质层,所述半导体衬底的材料可以为硅(Si)、锗(Ge)、或硅锗(GeSi)、碳化硅(SiC);也可以是绝缘体上硅(SOI),绝缘体上锗(GOI);或者还可以为其它的材料,例如砷化镓等Ⅲ-Ⅴ族化合物。在一些实施例中,所述第一材料层和第二材料层的材料可以为多晶硅。在其他实施例中,可以直接刻蚀所述半导体衬底,在所述半导体衬底中形成第一条状图形。
在一些实施例中,所述校准标记与所述套刻标记在晶圆上的形成位置不同。
在一些实施例中,所述校准标记形成于晶圆上的切割道中,每一个曝光区块对应形成一个校准标记。
进行步骤404时,所述校准标记在特征尺寸测量机台上进行测量,具体可以为CDSEM机台。校准测量值的具体计算方法,请参考前述实施例中相应部分的描述,再次不再赘述。
进行步骤405时,所述基准阈值可以根据实际工艺进行设定。
在一实施例中,所述对曝光过程进行校准的过程包括:对所述差值进行模型计算获得校准值(term值);将所述校准值输入曝光系统校准曝光参数,基于所述校准后的曝光参数对同一批次产品进行曝光。
本申请虽然已以较佳实施例公开如上,但其并不是用来限定本申请,任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内,都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出可能的变动和修改,因此,凡是未脱离本申请技术方案的内容,依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰,均属于本申请技术方案的保护范围。
Claims (17)
1.一种用于校准套刻量测准确性的校准标记,其特征在于,包括:
四个象限,所述四个象限按照顺时针方向依次包括第一象限、第二象限、第三象限和第四象限,每一个象限中具有一组校准标记,且所述四个象限中的四组校准标记的排列方向按照顺时针方向或逆时针方向相应的旋转90度或180度,且所述每一组校准标记均包括位于前层的若干平行的第一条状图形和位于当层的若干平行的第二条状图形,相邻的两个所述第一条状图形之间具有沟槽,且每一个所述第二条状图形相应的位于所述相邻的第一条状图形之间的沟槽的上方,所述第二条状图形在基底上的投影与所述第一条状图形在基底上的投影不会存在重叠;
每一个所述第二条状图形相对于所述第一条状图形具有第一偏移值,所述第一偏移值是指一个当层的所述第二条状图形相对于与其相邻的两个前层的所述第一条状图形的正中间的偏移量,且所述第一象限中的所述第一偏移值的方向与所述第三象限中的所述第一偏移值的方向相反,所述第二象限中的所述第一偏移值的方向与所述第四象限中的所述第一偏移值的方向相反。
2.如权利要求1所述的用于校准套刻量测准确性的校准标记,其特征在于,所述若干平行的第一条状图形中每一个所述第一条状图形的尺寸相同或不同,相邻两个所述第一条状图形之间的间距相同。
3.如权利要求2所述的用于校准套刻量测准确性的校准标记,其特征在于,所述第一条状图形的尺寸小于等于75nm,相邻两个所述第一条状图形之间的间距小于等于150nm。
4.如权利要求2所述的用于校准套刻量测准确性的校准标记,其特征在于,所述若干平行的第二条状图形中每一个所述第二条状图形的尺寸相同或不同,相邻的两个所述第二条状图形之间的间距相同。
5.如权利要求4所述的用于校准套刻量测准确性的校准标记,其特征在于,所述第二条状图形的尺寸小于等于75nm,相邻两个所述第二条状图形之间的间距小于等于150nm。
6.如权利要求1所述的用于校准套刻量测准确性的校准标记,所述第一偏移值为0-20nm。
7.如权利要求1所述的用于校准套刻量测准确性的校准标记,其特征在于,所述每一组校准标记中所述第一条状图形的数量为6条-20条。
8.如权利要求7所述的用于校准套刻量测准确性的校准标记,其特征在于,所述每一组校准标记中所述第二条状图形的数量为6条-20条,且所述第二条状图形的数量大于或等于所述第一条状图形的数量。
9.一种对用于校准套刻量测准确性的校准标记的测量方法,其特征在于,包括:形成权利要求1-8任一项所述的校准标记;通过特征尺寸测量机台对所述校准标记进行测量,获得至少一个象限中的相应组的校准标记中的若干第一条状图形和若干第二条状图形的底部的位置坐标,基于至少一个所述第一条状图形的底部坐标和至少一个所述第二条状图形的底部位置获得对应象限的校准测量值。
10.如权利要求9所述的测量方法,其特征在于,在获取校准测量值时,有两个象限的计算方法相同。
11.如权利要求10所述的测量方法,其特征在于,所述特征尺寸测量机台进行一次测量时,同时对第一象限和第三象限进行量测,或者同时对第二象限和第四象限进行量测。
12.一种对套刻量测准确性进行校准的方法,其特征在于,包括:形成套刻标记;对所述套刻标记进行测量,获得套刻测量值;形成权利要求1-8任一项所述的校准标记;对所述校准标记进行测量,获得校准测量值;将所述套刻测量值与所述校准测量值进行比较,获得差值,若两者的差值位于基准阈值内,则无需进行校准,反之,则需要对曝光过程进行校准。
13.如权利要求12所述的对套刻量测准确性进行校准的方法,其特征在于,所述套刻标记在套刻测量机台上进行测量。
14.如权利要求12所述的对套刻量测准确性进行校准的方法,其特征在于,所述校准标记在特征尺寸测量机台上进行测量。
15.如权利要求12所述的对套刻量测准确性进行校准的方法,其特征在于,所述对曝光过程进行校准的过程包括:对所述差值进行模型计算获得校准值;将所述校准值输入曝光系统校准曝光参数,基于所述校准后的曝光参数对同一批次产品进行曝光。
16.如权利要求12所述的对套刻量测准确性进行校准的方法,其特征在于,所述校准标记与所述套刻标记在晶圆上的形成位置不同。
17.如权利要求16所述的对套刻量测准确性进行校准的方法,其特征在于,所述校准标记形成于晶圆上的切割道中。
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